Forskere opdager en spænding, der afhænger af bølgelængden af ​​indfaldende lys

Forskere fra Institute for Open and Transdisciplinary Research Initiatives ved Osaka University opdagede en ny funktion af solceller lavet af antimonsulfiodid:sulfid-komposit, som de kaldte den bølgelængdeafhængige fotovoltaiske effekt (WDPE). Holdet fastslog, at ændring af farven på indfaldende lys fra synligt til ultraviolet inducerede en reversibel ændring i udgangsspændingen, mens den genererede strøm forblev uændret. Dette arbejde kan føre til nye funktionelle lysfølende og billeddannende enheder.

Fotovoltaiske (PV) enheder - såsom solceller og fotodioder - der omdanner lysenergi til elektronisk strøm, er vigtige som vedvarende energikilder eller som lys-/billedsensorer. De seneste fremskridt inden for tyndfilm PV-enheder har tiltrukket sig stor opmærksomhed på grund af deres lave omkostninger, fleksibilitet og lette vægt. Men selvom forskellige PV-enheder er blevet rapporteret indtil videre, er reversible og hurtige bølgelængdeafhængige reaktioner ikke tidligere blevet observeret. For at skelne mellem bestrålingsfarver ved brug af en enkelt fotodiode skal der bruges et flydende krystalfilter, der elektronisk kan skifte absorptionsfarveområdet. Disse filtre er dog omfangsrige; at kunne udføre farvedetektering uden at kræve sådanne filtre ville være nyttigt til at minimere størrelsen af ​​fotovoltaiske enheder.

Nu har et team af forskere ved Osaka University bygget nye fotovoltaiske enheder lavet af antimonsulfiodid:sulfid-komposit og fundet en ny effekt. Den genererede spænding kunne ændres ved at skifte lysfarve, hvor ultraviolet reducerede udgangsspændingen. Det vil sige, at en reversibel ændring i strøm- og spændingskurverne kunne opnås blot ved at skinne forskellige farver af lys på enheden. "Sådan et dramatisk skift i spænding observeres ikke i silicium, perovskiter eller organiske solceller," forklarer førsteforfatter Ryosuke Nishikubo.

For bedre at forstå mekanismen bag denne effekt udførte forskerne derefter transient photovoltage (TPV) og foto-induceret ladningsekstraktion ved lineært stigende spænding (photo-CELIV). Disse eksperimenter hjalp med at afklare den dramatiske og reversible ændring i ladningsbærerens levetid induceret af ultraviolet bestråling.

Holdet konkluderede, at WDPE var forårsaget af metastabile "fælde"-tilstande ved heterojunction-grænsefladen, genereret af høje energiladninger. Disse grænsefladeenergifælder reducerede udgangsspændingen betydeligt, og som et resultat kunne lys af visse energier skelnes baseret på spændingen. This change could be enhanced by the presence of the vapor from a polar solvent. "While our work helps advance basic science by explaining this novel effect, the research also has many potential applications, including as a vapor detector," says senior author Akinori Saeki.

The newly discovered phenomenon may be applied to light sensing used in everything from mobile phones to cars, to security or horticultural systems. It can also be a part of imaging applications in medical and other scientific pursuits, such as space satellites and microphotography. In addition, it is also potentially desirable as a renewable energy source, because of its low toxicity and low production cost.

Their research was published in Advanced Functional Materials . + Udforsk yderligere

Light-emitting electrochemical cells for recyclable lighting